含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法及其处理装置制造方法
含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法及其处理装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种含氢氧化四甲基铵（TMAH）及氨氮的废液的处理方法，包括：在单一反应槽内导入不含TMAH的含氨氮溶液，在反应槽内利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且反应槽内部的溶氧浓度为0.1-0.5mg/L，pH值介于7-8；当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入TMAH，TMAH的添加浓度低于60mg/L；当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高TMAH添加浓度若干次。由此，TMAH对自营性脱硝菌的抑制性就会得到大幅改善，并可实现在单一反应槽内同时有效处理TMAH及氨氮的预期外功效。
【专利说明】含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法及其处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含氮废液的处理方法及装置，特别是指一种以生物法处理同时含 氢氧化四甲基铵（tetramethylammonium hydroxide,以下简称TMAH)及氨氮的废液的方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 半导体或光电产业等领域会产生大量的工业废水，这些工业废水含有许多氨氮及 有机氮，而有机氮则包括被大量用为显影剂（developer)的强碱性TMAH，为此，必须提供有 效去除水中含氮化合物的方法。
[0003] 以往若采用传统活性污泥池进行处理，会需要较长的水力停留时间（HRT)及较高 的溶氧才能降解TMAH，其处理效率较低且需耗费较多能源将氧气溶于废液中。
[0004] 除此之外，如果要在前述活性污泥池进一步进行硝化-脱硝反应，氨氮与未分解 殆尽的TMH将会在同一个反应系统中同时存在，此时TMH会抑制自营性脱硝菌的活性，降 低自营性脱硝菌的脱硝(脱氮）效率。
[0005] 有鉴于此，以往要以生物法处理同时含有TMAH及氨氮的废液时，必须分成至少两 个分别独立的处理阶段，在第一阶段先将TMH降解成氨氮，而后再在第二阶段进行脱氮作 用，将氨氮降解为氮气。因此，业者必须建置两个以上的系统来分别进行不同阶段的处理， 如此不但会导致建置成本显著增加，也将提升操作维护的复杂度。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可利用单一反应槽处理含TMAH 及氨氮的废液的方法及装置。
[0007] 为了达到前述及其他目的，本发明提供一种含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处 理方法，包括：在单一反应槽内导入不含氢氧化四甲基铵的含氨氮溶液，在所述反应槽内 利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且所述 反应槽内部的溶氧浓度为0. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ;当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶 液中掺入氢氧化四甲基铵，氢氧化四甲基铵的添加浓度低于60mg/L ;当脱氮效率再次稳定 后，渐进地调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次。
[0008] 上述含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法中，在调高氢氧化四甲基铵添加 浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四 甲基铵添加浓度的3倍；在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加 浓度高于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2倍。
[0009] 在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/ L，则调高至前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2至3倍。
[0010] 所述反应槽内设有多个载体供所述微生物附着。
[0011] 当渐进调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次后，所述反应槽内的微生物还进一步 包含异营性脱硝菌及氢氧化四甲基铵的好氧分解菌。
[0012] 所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在反应时，停 止导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在沉淀时，使含有所述微生物 的活性污泥沉淀；在放流时，使所述反应槽中的部分上澄液排出。
[0013] 为了达到前述及其他目的，本发明还提供了一种用于处理含氢氧化四甲基铵及氨 氮的废液的处理装置，其特征在于包括一反应槽，所述反应槽内由硝化菌、自营性脱硝菌及 异营性脱硝菌同时去除氢氧化四甲基铵及氨氮，所述反应槽内的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L， pH值介于7-8 ;其中，所述硝化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，所述自营性脱硝菌将氨氮及亚 硝酸盐氮转化为氮气及硝酸盐氮，所述异营性脱硝菌将硝酸盐氮及氢氧化四甲基铵或氢氧 化四甲基铵的含碳降解物转化为氮气。
[0014] 其中，所述反应槽内设有多个载体供微生物附着。
[0015] 所述反应槽内更进一步包含氢氧化四甲基铵的好氧分解菌，用于降解氢氧化四甲 基铵。
[0016] 所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液；在反应时，停止导入所述含氢氧 化四甲基铵及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥沉淀；在放流时，使所 述反应槽中的部分上澄液排出。
[0017] 虽然以往认为TMH会对自营性脱硝菌的脱氮作用造成抑制，但本案发明人意外 地发现，如果依本发明提供的方法，一开始仅掺入较低的TMH添加浓度，而后再逐渐调高 TMH添加浓度，则TMH对自营性脱硝菌的抑制性就会得到大幅改善，并可产生在单一反应 槽内同时有效处理TMH及氨氮的预期外功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明处理装置较佳实施例的示意图；
[0019] 图2绘示了 TMAH浓度与比厌氧氨氧化相对活性的关系；
[0020] 图3绘示了阶段1-8中，本实施例的氨氮去除率及总氮去除率表现；
[0021] 图4绘示了阶段3-8中，出流水中的TMH浓度及TMH去除率的表现。
【具体实施方式】
[0022] 为了详细说明本发明的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合【专利附图】
【附图说明】 如下。
[0023] 本发明涉及一种含TMH及氨氮的废液的处理方法，其包括在单一反应槽内导入 不含TMH的含氨氮溶液，在反应槽内利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，前述微生物 包含硝化菌及自营性脱硝菌，且反应槽内部的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8。在 此等溶氧浓度不高的环境下，硝化菌会行部分硝化（partial nitrification)作用而将含 氨氮溶液中的部分氨氮厌氧氨氧化为亚硝酸盐氮（nitrite nitrogen)，而自营性脱硝菌则 将所产生的亚硝酸盐氮及剩余的氨氮转化为氮气，此一过程即为所述脱氮作用。
[0024] 当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入TMH ;由于一次掺入过多的TMH会显 著抑制脱氮作用的进行，因此TMH的初始添加浓度应低于60mg/L。
[0025] 当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高TMH添加浓度若干次，即分阶段地调高含氨 氮溶液的TMH添加浓度，直至TMH添加浓度不低于一预定量；在调高TMH添加浓度时，若 前次TMH添加浓度低于300mg/L时，调高的幅度设定为不超过前次TMH添加浓度的3倍， 且为了减少渐进调高TMH添加浓度的总次数，前述调高幅度可设定为前次TMH添加浓度 的2至3倍；另一方面，若前次TMAH添加浓度已高于300mg/L，则调高的幅度应略微收敛而 不超过前次TMH添加浓度的2倍。需注意的是，过高的调整幅度会造成微生物的负担，并 且容易有明显抑制的现象发生，因此较佳者应依本发明所建议的范围设定调整幅度。
[0026] 本发明还提供用于处理含TMAH及氨氮的废液的处理装置，该处理装置可应用于 前述处理方法。如图1所示,该处理装置包括一反应槽10,反应槽10包含载有前述微生物 的活性污泥，除此之外，反应槽10内还可以进一步设有多个载体20供微生物附着生长，这 些载体20较佳的是环状排列在反应槽10内部，在反应槽10底部则可设有搅拌件30,搅拌 件30除了可以促进废液在反应槽10内循环流动之外，还可进一步将反应槽10底部的活性 污泥加以搅动而随着循环水流散布于反应槽10各处，由此促进反应的进行。
[0027] 在本发明中，反应槽10可以设计成序列间歇式反应槽（sequencing batch reactor)而循环进行进流、反应、沉淀及放流等步骤，在进流时，在反应槽10内导入所述含 氨氮溶液或含TMH及氨氮的溶液，这些溶液可为人工合成的溶液或实厂产生的废液；在反 应时，停止导入所述含氨氮溶液或含TMH及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的 活性污泥沉淀，此时搅拌件30停止工作，反应槽10的上半部将逐渐澄清；在放流时，使反应 槽10中的至少部分上澄液排出。
[0028] 前述四个步骤的处理时间是可依需求调整的，例如以进流步骤而言，为了减缓在 短时间内补充高浓度废液对微生物产生的冲击（load shock)，进流的时间可以适度延长， 而若所补充的废液其含氮物质的浓度与反应槽内残留溶液的浓度差异不大，或者每次所需 补充的废液总流量较少，则进流的时间也可以适度缩短。另以反应步骤而言，主要是以微生 物可以充分消化废液中的含氮物质所需时间为基准，但由于在其他步骤中，微生物实际上 仍是持续不断地进行反应(只是反应速率不同)，因此反应步骤的时间可以依其他步骤的时 间长短而调整。举例来说，若进流步骤所设定的时间较长，可以考虑将反应步骤的时间适度 缩短，以降低水力停留时间（HRT)。
[0029] 前述"脱氮效率"是指去除总氮（total nitrogen)的效率，所述总氮包含氨氮、亚 硝酸盐氮及硝酸盐氮。前述脱氮效率"稳定"是指，在一段观察时间内，脱氮效率的变化幅 度低于一偏差率，即称其脱氮效率已达稳定的状态；其中，观察时间及偏差率是依需求设定 的，一般而言，观察时间通常介于2至10天，偏差率通常介于± 1 %至± 10%。在一范例中， 是以七天内脱氮效率的变化幅度在±5%的范围内，则认定脱氮效率为稳定。
[0030] 当所述含氨氮溶液中TMH的添加浓度不低于一预定量时，反应槽10内可以开始 导入同时含有TMH及氨氮的实厂废液，而所述预定量是可依需求调整的。作为一预定量选 择的范例，可以待处理实厂废液的TMAH含量作为参考值，而由于待处理实厂废液的TMAH含 量并非恒为定值，而是有一含量变化范围，因此该预定量较佳的是待处理实厂废液的TMH 含量范围下限值，次佳的是待处理实厂废液的TMAH含量平均值，更佳的是待处理实厂废液 的TMAH含量范围上限值。当然，根据实用上的需求，操作者也可以设定高于待处理实厂废 液TMH含量上限值的预定值；另一方面，为了缩短驯养微生物的时间，操作者也可以设定 略低于待处理实厂废液TMH含量下限值的预定值。
[0031] 虽然以往认为在含氨氮溶液中掺入TMH会导致自营性脱硝菌的脱氮效率遭到抑 制，且TMH的添加浓度(浓度）越高，抑制的情形越严重，但是，只要依据本发明所提供的方 法，将TMH的初始添加浓度控制在低于60mg/L这种较低的浓度，并在脱氮效率稳定后，渐 进地调高TMH添加浓度，发现不但TMH抑制脱氮效率的情形比一次掺入高浓度TMH而言 大幅降低，甚至TMH也会逐渐地被降解，最终溶液中的TMH及氨氮都可以有效地在单一反 应槽内加以去除，而不必分成两个反应槽分别处理TMH及氨氮。
[0032] 为了验证TMH对脱氮效率的抑制现象，首先进行了脱氮效率抑制现象的试验如 下：
[0033] 所使用的化学品包括氯化氨（NH4Cl)溶液（2300mg N/L)、亚硝酸钠（NaNO2)溶液 (2300mg N/L)及包含 0. 14g/L 磷酸二氢钾（KH2P04)、0. 75g/L 磷酸氢二钾（K2HPO4)及 0. 5g/L 碳酸氢钾（KHCO3)的磷酸盐缓冲液（phosphate buffer solution),这些溶液各以氦气冲洗 10分钟，以去除溶液中的氧气。TMH溶液（2500mg/L)也先制作备用。测试用的活性污泥中 含有硝化菌及自营性脱硝菌，并以磷酸盐缓冲液冲洗两次以去除有机质及含氮化合物。在 多个容量为67ml的试瓶中分别加入I. 7ml氯化氨溶液、I. 7ml亚硝酸钠溶液及53. 6ml的活 性污泥，如此试瓶中的氯化氨及亚硝酸钠的浓度均为70mg N/L。为了测试不同浓度TMAH对 脱氮效率的抑制效果，TMH以如表1所列的七种不同浓度分别添加于这些试瓶内。如此， 试瓶内的液相体积为57ml，气相体积则为IOml，之后试瓶顶部的空间再以氩气冲洗以去除 氧气并将气压维持于一大气压。接着，密封试瓶并在25°C环境下以125rpm频率进行震荡， 同时以压力计量测试瓶顶部空间的气压，测试时间为2至4小时，且每小时量测气压值并记 录，所有测试均进行二重复（conducted in duplicate)。
【权利要求】
1. 一种含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，包括： 在单一反应槽内导入不含氢氧化四甲基铵的含氨氮溶液，在所述反应槽内利用微生物 对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且所述反应槽内部 的溶氧浓度为〇? 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ; 当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入氢氧化四甲基铵，氢氧化四甲基铵的添加 浓度低于60mg/L ; 当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次。
2. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：在 调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L时，则调 高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加浓度的3倍；在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若 前次氢氧化四甲基铵添加浓度高于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加 浓度的2倍。
3. 如权利要求2所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：在 调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L，则调高至 前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2至3倍。
4. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：所 述反应槽内设有多个载体供所述微生物附着。
5. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：当 渐进调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次后，所述反应槽内的微生物还进一步包含异营性 脱硝菌及氢氧化四甲基铵的好氧分解菌。
6. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：所 述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流时，在所述反 应槽内导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在反应时，停止导入所述 含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥 沉淀；在放流时，使所述反应槽中的部分上澄液排出。
7. -种用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征在于包括一反应 槽，所述反应槽内由硝化菌、自营性脱硝菌及异营性脱硝菌同时去除氢氧化四甲基铵及氨 氮，所述反应槽内的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ; 其中，所述硝化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，所述自营性脱硝菌将氨氮及亚硝酸盐氮 转化为氮气及硝酸盐氮，所述异营性脱硝菌将硝酸盐氮及氢氧化四甲基铵或氢氧化四甲基 铵的含碳降解物转化为氮气。
8. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征 在于：所述反应槽内设有多个载体供微生物附着。
9. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征 在于：所述反应槽内更进一步包含氢氧化四甲基铵的好氧分解菌，用于降解氢氧化四甲基 铵。
10. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其 特征在于：所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液；在反应时，停止导入所述含氢氧 化四甲基铵及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥沉淀；在放流时，使所 述反应槽中的部分上澄液排出。
【文档编号】C02F101/16GK104445632SQ201410000629
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】黎德明, 江明桂, 陈金得, 宋耿全, 蓝茜茹, 林志高, 梁瑛璋 申请人:黎明兴技术顾问股份有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种含氢氧化四甲基铵（TMAH）及氨氮的废液的处理方法，包括：在单一反应槽内导入不含TMAH的含氨氮溶液，在反应槽内利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且反应槽内部的溶氧浓度为0.1-0.5mg/L，pH值介于7-8；当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入TMAH，TMAH的添加浓度低于60mg/L；当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高TMAH添加浓度若干次。由此，TMAH对自营性脱硝菌的抑制性就会得到大幅改善，并可实现在单一反应槽内同时有效处理TMAH及氨氮的预期外功效。
【专利说明】含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法及其处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含氮废液的处理方法及装置，特别是指一种以生物法处理同时含 氢氧化四甲基铵（tetramethylammonium hydroxide,以下简称TMAH)及氨氮的废液的方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 半导体或光电产业等领域会产生大量的工业废水，这些工业废水含有许多氨氮及 有机氮，而有机氮则包括被大量用为显影剂（developer)的强碱性TMAH，为此，必须提供有 效去除水中含氮化合物的方法。
[0003] 以往若采用传统活性污泥池进行处理，会需要较长的水力停留时间（HRT)及较高 的溶氧才能降解TMAH，其处理效率较低且需耗费较多能源将氧气溶于废液中。
[0004] 除此之外，如果要在前述活性污泥池进一步进行硝化-脱硝反应，氨氮与未分解 殆尽的TMH将会在同一个反应系统中同时存在，此时TMH会抑制自营性脱硝菌的活性，降 低自营性脱硝菌的脱硝(脱氮）效率。
[0005] 有鉴于此，以往要以生物法处理同时含有TMAH及氨氮的废液时，必须分成至少两 个分别独立的处理阶段，在第一阶段先将TMH降解成氨氮，而后再在第二阶段进行脱氮作 用，将氨氮降解为氮气。因此，业者必须建置两个以上的系统来分别进行不同阶段的处理， 如此不但会导致建置成本显著增加，也将提升操作维护的复杂度。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可利用单一反应槽处理含TMAH 及氨氮的废液的方法及装置。
[0007] 为了达到前述及其他目的，本发明提供一种含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处 理方法，包括：在单一反应槽内导入不含氢氧化四甲基铵的含氨氮溶液，在所述反应槽内 利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且所述 反应槽内部的溶氧浓度为0. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ;当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶 液中掺入氢氧化四甲基铵，氢氧化四甲基铵的添加浓度低于60mg/L ;当脱氮效率再次稳定 后，渐进地调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次。
[0008] 上述含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法中，在调高氢氧化四甲基铵添加 浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四 甲基铵添加浓度的3倍；在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加 浓度高于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2倍。
[0009] 在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/ L，则调高至前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2至3倍。
[0010] 所述反应槽内设有多个载体供所述微生物附着。
[0011] 当渐进调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次后，所述反应槽内的微生物还进一步 包含异营性脱硝菌及氢氧化四甲基铵的好氧分解菌。
[0012] 所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在反应时，停 止导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在沉淀时，使含有所述微生物 的活性污泥沉淀；在放流时，使所述反应槽中的部分上澄液排出。
[0013] 为了达到前述及其他目的，本发明还提供了一种用于处理含氢氧化四甲基铵及氨 氮的废液的处理装置，其特征在于包括一反应槽，所述反应槽内由硝化菌、自营性脱硝菌及 异营性脱硝菌同时去除氢氧化四甲基铵及氨氮，所述反应槽内的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L， pH值介于7-8 ;其中，所述硝化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，所述自营性脱硝菌将氨氮及亚 硝酸盐氮转化为氮气及硝酸盐氮，所述异营性脱硝菌将硝酸盐氮及氢氧化四甲基铵或氢氧 化四甲基铵的含碳降解物转化为氮气。
[0014] 其中，所述反应槽内设有多个载体供微生物附着。
[0015] 所述反应槽内更进一步包含氢氧化四甲基铵的好氧分解菌，用于降解氢氧化四甲 基铵。
[0016] 所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液；在反应时，停止导入所述含氢氧 化四甲基铵及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥沉淀；在放流时，使所 述反应槽中的部分上澄液排出。
[0017] 虽然以往认为TMH会对自营性脱硝菌的脱氮作用造成抑制，但本案发明人意外 地发现，如果依本发明提供的方法，一开始仅掺入较低的TMH添加浓度，而后再逐渐调高 TMH添加浓度，则TMH对自营性脱硝菌的抑制性就会得到大幅改善，并可产生在单一反应 槽内同时有效处理TMH及氨氮的预期外功效。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明处理装置较佳实施例的示意图；
[0019] 图2绘示了 TMAH浓度与比厌氧氨氧化相对活性的关系；
[0020] 图3绘示了阶段1-8中，本实施例的氨氮去除率及总氮去除率表现；
[0021] 图4绘示了阶段3-8中，出流水中的TMH浓度及TMH去除率的表现。
【具体实施方式】
[0022] 为了详细说明本发明的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合【专利附图】
【附图说明】 如下。
[0023] 本发明涉及一种含TMH及氨氮的废液的处理方法，其包括在单一反应槽内导入 不含TMH的含氨氮溶液，在反应槽内利用微生物对含氨氮溶液进行脱氮作用，前述微生物 包含硝化菌及自营性脱硝菌，且反应槽内部的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8。在 此等溶氧浓度不高的环境下，硝化菌会行部分硝化（partial nitrification)作用而将含 氨氮溶液中的部分氨氮厌氧氨氧化为亚硝酸盐氮（nitrite nitrogen)，而自营性脱硝菌则 将所产生的亚硝酸盐氮及剩余的氨氮转化为氮气，此一过程即为所述脱氮作用。
[0024] 当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入TMH ;由于一次掺入过多的TMH会显 著抑制脱氮作用的进行，因此TMH的初始添加浓度应低于60mg/L。
[0025] 当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高TMH添加浓度若干次，即分阶段地调高含氨 氮溶液的TMH添加浓度，直至TMH添加浓度不低于一预定量；在调高TMH添加浓度时，若 前次TMH添加浓度低于300mg/L时，调高的幅度设定为不超过前次TMH添加浓度的3倍， 且为了减少渐进调高TMH添加浓度的总次数，前述调高幅度可设定为前次TMH添加浓度 的2至3倍；另一方面，若前次TMAH添加浓度已高于300mg/L，则调高的幅度应略微收敛而 不超过前次TMH添加浓度的2倍。需注意的是，过高的调整幅度会造成微生物的负担，并 且容易有明显抑制的现象发生，因此较佳者应依本发明所建议的范围设定调整幅度。
[0026] 本发明还提供用于处理含TMAH及氨氮的废液的处理装置，该处理装置可应用于 前述处理方法。如图1所示,该处理装置包括一反应槽10,反应槽10包含载有前述微生物 的活性污泥，除此之外，反应槽10内还可以进一步设有多个载体20供微生物附着生长，这 些载体20较佳的是环状排列在反应槽10内部，在反应槽10底部则可设有搅拌件30,搅拌 件30除了可以促进废液在反应槽10内循环流动之外，还可进一步将反应槽10底部的活性 污泥加以搅动而随着循环水流散布于反应槽10各处，由此促进反应的进行。
[0027] 在本发明中，反应槽10可以设计成序列间歇式反应槽（sequencing batch reactor)而循环进行进流、反应、沉淀及放流等步骤，在进流时，在反应槽10内导入所述含 氨氮溶液或含TMH及氨氮的溶液，这些溶液可为人工合成的溶液或实厂产生的废液；在反 应时，停止导入所述含氨氮溶液或含TMH及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的 活性污泥沉淀，此时搅拌件30停止工作，反应槽10的上半部将逐渐澄清；在放流时，使反应 槽10中的至少部分上澄液排出。
[0028] 前述四个步骤的处理时间是可依需求调整的，例如以进流步骤而言，为了减缓在 短时间内补充高浓度废液对微生物产生的冲击（load shock)，进流的时间可以适度延长， 而若所补充的废液其含氮物质的浓度与反应槽内残留溶液的浓度差异不大，或者每次所需 补充的废液总流量较少，则进流的时间也可以适度缩短。另以反应步骤而言，主要是以微生 物可以充分消化废液中的含氮物质所需时间为基准，但由于在其他步骤中，微生物实际上 仍是持续不断地进行反应(只是反应速率不同)，因此反应步骤的时间可以依其他步骤的时 间长短而调整。举例来说，若进流步骤所设定的时间较长，可以考虑将反应步骤的时间适度 缩短，以降低水力停留时间（HRT)。
[0029] 前述"脱氮效率"是指去除总氮（total nitrogen)的效率，所述总氮包含氨氮、亚 硝酸盐氮及硝酸盐氮。前述脱氮效率"稳定"是指，在一段观察时间内，脱氮效率的变化幅 度低于一偏差率，即称其脱氮效率已达稳定的状态；其中，观察时间及偏差率是依需求设定 的，一般而言，观察时间通常介于2至10天，偏差率通常介于± 1 %至± 10%。在一范例中， 是以七天内脱氮效率的变化幅度在±5%的范围内，则认定脱氮效率为稳定。
[0030] 当所述含氨氮溶液中TMH的添加浓度不低于一预定量时，反应槽10内可以开始 导入同时含有TMH及氨氮的实厂废液，而所述预定量是可依需求调整的。作为一预定量选 择的范例，可以待处理实厂废液的TMAH含量作为参考值，而由于待处理实厂废液的TMAH含 量并非恒为定值，而是有一含量变化范围，因此该预定量较佳的是待处理实厂废液的TMH 含量范围下限值，次佳的是待处理实厂废液的TMAH含量平均值，更佳的是待处理实厂废液 的TMAH含量范围上限值。当然，根据实用上的需求，操作者也可以设定高于待处理实厂废 液TMH含量上限值的预定值；另一方面，为了缩短驯养微生物的时间，操作者也可以设定 略低于待处理实厂废液TMH含量下限值的预定值。
[0031] 虽然以往认为在含氨氮溶液中掺入TMH会导致自营性脱硝菌的脱氮效率遭到抑 制，且TMH的添加浓度(浓度）越高，抑制的情形越严重，但是，只要依据本发明所提供的方 法，将TMH的初始添加浓度控制在低于60mg/L这种较低的浓度，并在脱氮效率稳定后，渐 进地调高TMH添加浓度，发现不但TMH抑制脱氮效率的情形比一次掺入高浓度TMH而言 大幅降低，甚至TMH也会逐渐地被降解，最终溶液中的TMH及氨氮都可以有效地在单一反 应槽内加以去除，而不必分成两个反应槽分别处理TMH及氨氮。
[0032] 为了验证TMH对脱氮效率的抑制现象，首先进行了脱氮效率抑制现象的试验如 下：
[0033] 所使用的化学品包括氯化氨（NH4Cl)溶液（2300mg N/L)、亚硝酸钠（NaNO2)溶液 (2300mg N/L)及包含 0. 14g/L 磷酸二氢钾（KH2P04)、0. 75g/L 磷酸氢二钾（K2HPO4)及 0. 5g/L 碳酸氢钾（KHCO3)的磷酸盐缓冲液（phosphate buffer solution),这些溶液各以氦气冲洗 10分钟，以去除溶液中的氧气。TMH溶液（2500mg/L)也先制作备用。测试用的活性污泥中 含有硝化菌及自营性脱硝菌，并以磷酸盐缓冲液冲洗两次以去除有机质及含氮化合物。在 多个容量为67ml的试瓶中分别加入I. 7ml氯化氨溶液、I. 7ml亚硝酸钠溶液及53. 6ml的活 性污泥，如此试瓶中的氯化氨及亚硝酸钠的浓度均为70mg N/L。为了测试不同浓度TMAH对 脱氮效率的抑制效果，TMH以如表1所列的七种不同浓度分别添加于这些试瓶内。如此， 试瓶内的液相体积为57ml，气相体积则为IOml，之后试瓶顶部的空间再以氩气冲洗以去除 氧气并将气压维持于一大气压。接着，密封试瓶并在25°C环境下以125rpm频率进行震荡， 同时以压力计量测试瓶顶部空间的气压，测试时间为2至4小时，且每小时量测气压值并记 录，所有测试均进行二重复（conducted in duplicate)。
【权利要求】
1. 一种含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，包括： 在单一反应槽内导入不含氢氧化四甲基铵的含氨氮溶液，在所述反应槽内利用微生物 对含氨氮溶液进行脱氮作用，所述微生物包含硝化菌及自营性脱硝菌，且所述反应槽内部 的溶氧浓度为〇? 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ; 当脱氮效率稳定后，在该含氨氮溶液中掺入氢氧化四甲基铵，氢氧化四甲基铵的添加 浓度低于60mg/L ; 当脱氮效率再次稳定后，渐进地调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次。
2. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：在 调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L时，则调 高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加浓度的3倍；在调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若 前次氢氧化四甲基铵添加浓度高于300mg/L时，则调高至不超过前次氢氧化四甲基铵添加 浓度的2倍。
3. 如权利要求2所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：在 调高氢氧化四甲基铵添加浓度时，若前次氢氧化四甲基铵添加浓度低于300mg/L，则调高至 前次氢氧化四甲基铵添加浓度的2至3倍。
4. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：所 述反应槽内设有多个载体供所述微生物附着。
5. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：当 渐进调高氢氧化四甲基铵添加浓度若干次后，所述反应槽内的微生物还进一步包含异营性 脱硝菌及氢氧化四甲基铵的好氧分解菌。
6. 如权利要求1所述的含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理方法，其特征在于：所 述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流时，在所述反 应槽内导入所述含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在反应时，停止导入所述 含氨氮溶液或含氢氧化四甲基铵及氨氮的溶液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥 沉淀；在放流时，使所述反应槽中的部分上澄液排出。
7. -种用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征在于包括一反应 槽，所述反应槽内由硝化菌、自营性脱硝菌及异营性脱硝菌同时去除氢氧化四甲基铵及氨 氮，所述反应槽内的溶氧浓度为〇. 1-0. 5mg/L，pH值介于7-8 ; 其中，所述硝化菌将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，所述自营性脱硝菌将氨氮及亚硝酸盐氮 转化为氮气及硝酸盐氮，所述异营性脱硝菌将硝酸盐氮及氢氧化四甲基铵或氢氧化四甲基 铵的含碳降解物转化为氮气。
8. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征 在于：所述反应槽内设有多个载体供微生物附着。
9. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其特征 在于：所述反应槽内更进一步包含氢氧化四甲基铵的好氧分解菌，用于降解氢氧化四甲基 铵。
10. 如权利要求7所述的用于处理含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液的处理装置，其 特征在于：所述反应槽为一序列间歇式反应槽而循环进行进流、反应、沉淀及放流；在进流 时，在所述反应槽内导入含氢氧化四甲基铵及氨氮的废液；在反应时，停止导入所述含氢氧 化四甲基铵及氨氮的废液；在沉淀时，使含有所述微生物的活性污泥沉淀；在放流时，使所 述反应槽中的部分上澄液排出。
【文档编号】C02F101/16GK104445632SQ201410000629
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】黎德明, 江明桂, 陈金得, 宋耿全, 蓝茜茹, 林志高, 梁瑛璋 申请人:黎明兴技术顾问股份有限公司
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